Конспект уроку "Трактори" за темою «Сумішоутворення у дизелях»

Сумішоутворення у дизелях.
 

 Загальні відомості. Сумішоутворенням називається процес розпилення палива, яке під великим тиском подається в камеру згоряння, іь перемішування його із стиснутим повітрям.

   Процес сумішоутворення в циліндрах двигуна відбувається так. Паливо за допомогою паливного насоса і форсунки впорскується в циліндр двигуна під тиском 120—200 кгсісм2 у стиснуте повітря, тиск якого в кінці такту стиску становить 35— 40 кгсісм2. При цьому швидкість витікання палива з форсунки становить 150—200 міс Внаслідок тертя струмини палива об повітря вона подрібнюється на дрібні краплинки діаметром 0,002—0,003 мм, які утворюють паливний факел, що має форму порожнистого конуса.

На процес сумішоутворення відводиться дуже короткий проміжок часу, який відповідає 20—40° повороту колінчастого вала. Крім того, погана випарність дизельного палива значно утруднює процес сумішо-
утворення.

   Для швидкого і повного згоряння пальної суміші паливо треба розпилювати на найдрібніші краплинки і перемішувати їх з повітрям так, щоб біля кожної краплинки палива була достатня кількість кисню для повного її згоряння. Проте забезпечити таку рівномірність розподілу краплинок палива в повітрі важко, тому в циліндр двигуна вводять повітря більше, ніж його треба відповідно до теоретичних розрахунків, тобто коефіцієнт надлишку повітря * становить 1,2—1,6.

Камери згоряння (нерозділені) дизелів АМ-01, АС-41, ЯМЗ-238НБ (а) 1 дизеля Д-108 (б) та розділена камера вихрового сумішоутворення дизеля СМД-14 (в) і передкамерного сумішоутворення дизеля КМД-100 (г):

1 — поршень; 2 — гільза циліндра; З — головка циліндрів; 4 — форсунка; 5 — камера згоряння; 6 — основна камера; 7 — канал; 8 — вихрова камера; 9 — передкамера.

   За конструкцією камер згоряння сучасні дизельні двигуни поділяються на дизелі з нерозділеними камерами і дизеліз розділеними камерами.

   Дизелі з нерозділеними камерами згоряння (однокамерні дизелі). Нерозділені камери згоряння (рис., а, б) — це простір, обмежений внутрішньою поверхнею головки циліндрів і днищем поршня. В камеру через форсунку впорскується паливо, завихрюється завдяки спеціальній формі днища поршня, перемішується з повітрям
і згоряє.

   На двигунах з безпосереднім впорскуванням палива застосовують форсунки з багатодірчастими розпилювачами. При високому тиску впорскування (150— 200 кгсісм2) паливо добре розпилюється
і глибоко проникає в стиснуте повітря. Застосування камер згоряння спеціальної форми у днищах поршня (рис.  б) є найефективнішим способом створення спрямованих вихрових потоків. У ці камери згоряння паливо впорскується так, щоб більша його частина падала на стінки камери і розпливалася по них тонкою плівкою. Стикаючись з нагрітою стінкою камери, плівка випаровується, пара змішується з вихровим потоком повітря і самозаймається. Завдяки тому що плівка палива зразу не випаровується, а в процесі згоряння поступово надходять нові порції палива, швидкість наростання тиску в циліндрі не-велика і становить 5,5—6,5 кгсісм1 на 1°
повороту колінчастого вала. Поступове згоряння палива забезпечує м'яку, відносно безшумну й економічну роботу двигуна і дає можливість використовувати для роботи різні рідинні палива і суміші їх.

Основний недолік цих камер згоряння полягає у збільшенні висоти головки поршня, а це призводить до збільшення маси поршневої групи, внаслідок чого зростають інерційні навантаження на деталі кривошипно-шатунного механізму.

Дизелі з нерозділеними камерами згоряння (з безпосереднім впорскуванням
палива) мають такі позитивні якості: 1) висока економічність роботи (218—
243 гі (квт-год), або 160—180 гі (к. с.ХX год)); 2) добрі пускові якості; 3) відносно проста будова камер згоряння.

  Основними недоліками дизелів з нерозділеними камерами згоряння є 1) висока жорсткість роботи до 10 кг/см2 на Г повороту колінчастого вала; 2) підвищені вимоги до якості палива; 3) високий тиск впорскування палива.

Двигуни АМ-01, АМ-41, Д-37М, Д-108, Д-130, ЯМЗ-238НБ, Д-65 і СМД-60 мають нерозділені камери згоряння.
   Дизелі з розділеними камерами згоряння (двокамерні дизелі) поділяються на дві групи — з вихровими камерами і передкамерами

Вихрова камера (рис.  в) складається з порожнин 6 і 8, сполучених між собою каналом 7. Порожнина 6, обмежена днищем поршня 1 і головкою циліндра З, називається основною камерою, порожнина 8 має форму кулі і називається вихровою камерою. Об'єм вихрової камери становить 60—70% загального об'єму камери згоряння.

 Процес сумішоутворення відбувається так. Під час такту стиску повітря з основної камери витісняється через сполучний канал у вихрову камеру. Тому що сполучний канал розміщений тангенціально до її поверхні, повітря у вихровій камері завихрюється. Паливо, впорскнуте в циліндр, потрапляє у вихрові потоки і старанно перемішується. Під дією високої температури
у вихровій камері паливо самозаймається і частково згоряє. В процесі згоряння тиск у вихровій камері стає дещо вищий від тиску в основній камері, внаслідок чого гази починають виходити в основну камеру згоряння, де перемішуються з повітрям і повністю згоряють.

 У зв'язку з інтенсивними вихровими потоками в процесах стиску і згоряння забезпечується високоякісне сумішоутворення і бездимна робота двигуна. Крім того, наявність вихрів значно знижує вимоги до якості розпилювання палива форсункою і дає можливість використовувати порівняно нижчий тиск впорскування (110—130 кг/см2), а також застосовувати форсунки закритого типу з одним сопловим отвором.

  Основними перевагами вихрових камер є: 1) низький тиск впорскування палива, що дає можливість використовувати простішу, дешевшу й надійнішу в роботі паливну апаратуру; 2) м'яка робота дизеля (наростання тиску не перевищує 2—З кг/см2 на 1" повороту колінчастого вала).

До недоліків вихрових камер належать; 1) низькі пускові якості у зв'язку з інтенсивною теплопередачею від газів до стінок камери згоряння; 2) висока питома витрата палива (190—200 г/(к. с. • год)) внаслідок теплових і гідравлічних втрат під час перетікання газів з однієї камери в другу;  3) складна будова камери. У дизелях з передкамерним сумішо- утворенням камера згоряння (рис. г) має дві частини — основну камеру 6 і передкамеру 9. Передкамери розміщені в головці циліндрів і сполучаються з основною
камерою каналом 7. Об'єм передкамери становить 25—40% повного об'єму камери згоряння.

  Процес сумішоутворення і згоряння в дизелях з передкамерами  відбувається так. У процесі такту стиску за рахунок малого діаметра каналу 7 (на двигуні КДМ-100 він дорівнює 6,5 мм) створюється перепад тиску між основною камерою 6 і передкамерою 9, повітря з основної камери перетікає в передкамеру, інтенсивно завихрюючись при цьому. У кінці такту стиску форсунка 4 впорскує паливо в передкамеру, де воно додатково розпилюється зустрічним потоком повітря і самозаймається. В процесі згоряння палива тиск у передкамері різко підвищується і стає більшим від тиску в основній камері, тому починається зворотне перетікання
газів з передкамери в основну камеру.

      У зв'язку з недостатньою кількістю повітря в передкамері згоряє тільки частина впорскнутого палива. Завдяки витіканню газів під тиском, похилому розміщенню передкамери і наявності сферичної виїмки в поршні потік газів і палива, що не згоріло в передкамері, після виходу з каналу 7 завихрюється в основній камері, паливо перемішується з повітрям і повністю згоряє. При такій будові камери згоряння швидкість наростання тиску в процесі згоряння
невелика (4,5—6,0 кг/см? на 1° повороту колінчастого вала), а, отже, невелике навантаження на деталі кривошипно-шатунного механізму, що забезпечує «м'яку» роботу двигуна і тривалий строк його служби.

  Дизелі з передкамерами працюють при тиску впорскування 100—130 кг/см. їхні переваги й недоліки подібні до переваг і недоліків дизелів з вихровими камерами.

Паливні насоси високого тиску призначені для дозування і подачі у форсунки палива під тиском, у певний момент і протягом певного часу відповідно до навантаження двигуна.

  На сучасних тракторних дизелях застосовують два типи паливних насосів — рядні, в яких у загальному корпусі розміщені окремі насосні секції (кількість секцій дорівнює кількості циліндрів двигуна), і насоси розподільного типу, у яких одна насосна секція подає паливо у декілька циліндрів двигуна.
  На двигуні СМД-14 встановлений рядний паливний насос Л4ТН-8.5 X ЮТ. Марка показує, що насос встановлюється з лівого боку двигуна, чотири плунжерний з діаметром 8,5 і ходом плунжера 10 мм. Профіль кулачка тангенціальний.

Паливний насос приводиться в дію від колінчастого вала через шестеренчасту передачу. Передаточне число шестерень від колінчастого вала до валика насоса 1:2, тобто за два оберти колінчастого вала кулачковий валик насоса робить тільки один оберт.